【正文】 ugh study of tungsten production process. Tungsten with a wide range of uses the most important raw material for tungsten alloy of tungsten powder, the particle size of the size of the alloy play a crucial role in the performance. The grain size of the tungsten powder is coarse, medium and fine. Alloys containing fine particles than coarse particles containing alloy, its performance significantly improved。 ultrafine tungsten。并在同一年 ， 人們用碳還原三氧化鎢而在世界上第一次制得了金屬鎢粉。大約在 1904年開(kāi)始用鎢作燈絲。直到現(xiàn)代 ， 鎢在工業(yè)上仍主要應(yīng)用于鎢鋼、硬質(zhì)合金、鎢絲等。在冶金方面 ， 鋼中添加鎢能使鋼在高溫下具有極高強(qiáng)度、硬度和耐腐蝕能力 ， 用于生產(chǎn) 合金工具鋼 、 高速工具鋼和熱鍛模具鋼?；衔飸?yīng)用比較廣泛?？傊?，鎢的應(yīng)用極其廣泛 ， 世界鎢的消費(fèi)日益的增長(zhǎng)，鎢粉的生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新和研究已成必不可少。并定名這種金屬為鎢。近年來(lái)，鎢作為耐高溫結(jié)構(gòu)材料更廣泛的用于火宇宙飛船及原子能工程上，因此更加促進(jìn)了鎢冶金工業(yè)的發(fā)展。 自然界中已發(fā)現(xiàn)的鎢礦物有幾十種，而最具工業(yè)開(kāi)采價(jià)值的為白鎢礦和黑鎢礦。黑鎢礦主要呈現(xiàn)的顏色有黑色、棕紅色和紅褐色，外表看起來(lái)有半金屬或樹(shù)脂光澤，表面呈現(xiàn)彎曲片狀、粒狀和致密狀。在元素中居第二十六位。我第二章 鎢冶金概論 4 國(guó)鎢礦的儲(chǔ)量、開(kāi)采量與國(guó)際貿(mào)易量均居世界首位，可以左右鎢的國(guó)際市場(chǎng)。四川 理工學(xué)院畢業(yè)論文 5 第 三 章 鎢的性質(zhì)用途及其氧化物 鎢的物理機(jī)械性質(zhì) 鎢是周期系第 VI族元素，原子序 74，原子量 色，致密鎢的外觀和顏色像鋼；粉狀鎢中的粗顆粒鎢粉為灰色，有明顯金屬光澤；中顆粒鎢粉為灰色；細(xì)顆粒鎢粉為深灰色，而超細(xì)鎢粉則為黑色。度； (9)膨脹系數(shù)： 106/度； (10)比電阻： 106歐姆 (3)常溫下鎢可以和氟作用生成氟化物；約在 300℃ 時(shí)能與氯作用生成氯化物；在約第三章 鎢的性質(zhì)用途及其氧化物 6 800℃ 時(shí)與碘作用生成碘化物。 (7)在沒(méi)有氧或氧化劑存在時(shí)，鎢在冷堿溶液中是穩(wěn)定的，在加熱時(shí)可被堿溶液輕 微侵蝕；在有氧化劑存在時(shí)，鎢與熔融堿劇烈反應(yīng)成堿金屬鎢酸鹽。鎢的用途廣泛且獨(dú)特，但由于純鎢堅(jiān)硬又脆，很難加工，因而它都是與其它金屬形成合金或者是以鎢的化合物的形式被廣泛運(yùn)用?？諝庵懈咚黉撛谟懈叩膹?qiáng)化回火溫度下，能自動(dòng)淬火，因此，直到 600650℃ 它還保持高的硬度和耐磨性 [2]。 鎢是制造硬質(zhì)合金的一種極為重要的原料。這些硬質(zhì)合金中有 84%96% 的 WC 和 4%15%的 Co，鈷是作為粘結(jié)劑金屬，它使合金具有必要的強(qiáng)度。相比高速鋼，由硬質(zhì)合金制造的刀具切削速度提高了 57倍，壽命提高了 470倍。 鎢作為一種熔點(diǎn)極高的金屬，是制備很多熱強(qiáng)合金的原料，如 %16%的 W、%~34%的 Cr、 46%~63%的 Co、 %~%的 C 合成的合金，用于極強(qiáng)的耐磨零件，如飛行器的發(fā)動(dòng)機(jī)活門及發(fā)動(dòng)機(jī)的葉輪和挖掘機(jī)械等的重要零件。很高的工作溫度確保了高的發(fā)光效率，而小的蒸發(fā)速度又保證了鎢絲的壽命夠長(zhǎng)。 第四章 工業(yè)生產(chǎn)金屬鎢粉的研究和比較 8 第 四 章 工業(yè)生產(chǎn)金屬鎢粉方法的研究和比較 氫還原工藝生產(chǎn)鎢粉的研究 工業(yè)上生成可鍛致密金屬鎢與硬質(zhì)合金的鎢粉以及其他用途的鎢粉均通過(guò)還原三氧化鎢的方法制取。氫還原法所得的鎢粉的純度較高 ,且易于控制粉末的粒度。 鎢酸在 500℃ 下完全脫水生成三氧化鎢 : H2SO4 WO3＋ H2O 仲鎢酸按在 250℃ 時(shí)完全分解生成三氧化鎢 : 5(NH4)2O?WO3? nH2O 12WO3＋ 10NH3＋ (n＋ 5)H2O 工業(yè)上一般把鎢酸的鍛燒溫度控制在 750 一 850℃ 之間 (用于硬質(zhì)合金時(shí) )。如用于純鎢材料和鎢針材料則可在 800一 850℃ 的高溫下鍛燒 2小時(shí)鍛燒仲鎢酸按所得的三氧化鎢 ,一般比由鎢酸所得產(chǎn)品的粒度粗大些。重要而穩(wěn) 四川理工學(xué)院畢業(yè)論文 9 定的鎢氧化物有三氧化鎢 (WO3)和二氧化鎢 (WO2),除此之外 ,還有一些不穩(wěn)定的中間鎢氧化物 ， 如藍(lán)色氧化鎢、紫鎢等 [6]。常用于二次還原（ WO2→W ） (4)鉬絲爐 Ni—Cr，或 Fe—Cr—Al 絲爐， 1000℃ 以下 。 (3)中間產(chǎn)物的生成：三氧化鎢在氫還原過(guò)程中會(huì)生成各種中間產(chǎn)物 (取決于反應(yīng)溫度 ),而各中間相對(duì)反應(yīng)速度的影響比較復(fù)雜。而 WO2則在 700℃ 開(kāi)始揮發(fā)。 其他生產(chǎn)鎢粉工藝的研究 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 ,對(duì)金屬鎢材料及其鎢合金的品種、型號(hào)提出更多、更高的要求 ,對(duì)鎢粉粒度等物理性能也有相應(yīng)的特定要求 ,不同的產(chǎn)品需要不同粒度的金屬鎢粉 ,近年來(lái) ,在鎢粉生產(chǎn)方法方面 ,為了滿足新的要求 ,一些制取金屬鎢粉的新方法、新工藝，如流化床 噴霧干燥法、氧化鎢還原法、 相轉(zhuǎn)移合成法、等離子體技術(shù)、自蔓延高溫還原法等逐步在工業(yè)上得到應(yīng)用。 氧化鎢還原法制備超細(xì)鎢粉早在 20世紀(jì) 50年代就有學(xué)者研 究。隨后 ,又有研究者采用紫色的氧化鎢 (簡(jiǎn)稱紫鎢 ,簡(jiǎn)寫 TVO, )為原料 ,通過(guò)氫還原來(lái)制取超細(xì)鎢粉。陳響明等 [12]以紫鎢為原料 ,在氫氣氛中還原得到亞微米鎢粉料生產(chǎn)的細(xì)顆粒鎢粉 從本質(zhì)上講，流化床 噴霧干燥法和氧化鎢還原法都是屬于氫還原 三氧化鎢的方法 ，只是在生產(chǎn)過(guò)程中在很寬的范圍內(nèi)控制所得粉末的粒度，通過(guò)控制反應(yīng)過(guò)程參數(shù)，對(duì)粉末的粒度在納米尺寸到微米尺寸范圍 內(nèi)進(jìn)行調(diào)控。 相轉(zhuǎn)移合成是精細(xì)有機(jī)合成中常用的一種方法 ,指利用一種催化劑促使或加速分別處于互不相溶的兩種溶劑 (液 液兩相體系或固 液兩相體系 )中的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。 該法與其他制備方法相比 ,具有設(shè)備投資少 、成本低、規(guī)模生產(chǎn)易控制和重現(xiàn)性好的特點(diǎn) ,易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。在等離子火焰中，混合等離子體具有化學(xué) 物質(zhì)的高濃度。如用射頻等離子體與直流電弧組成的混合等離子均可制備平均晶粒度為 10 nm的金屬鎢粉體 [15]。在超細(xì)鎢粉的制備方面也有一定應(yīng)用 ,如王延玲等 [18]采用 SHS法制得了平均粒徑為 01187Lm的鎢粉。但在實(shí)際應(yīng)用中還存在許多工藝技術(shù)等方面的難題 ,如 SHS 燃燒速度和反應(yīng)過(guò)程難以控制 ,這是 SHS技術(shù)面臨的最大問(wèn)題。鎢粉生產(chǎn)中的質(zhì)量控制是一個(gè)較復(fù)雜的伺題。 各種雜質(zhì)元素在鎢還原過(guò)程中的行為不同 ， 因而對(duì)還原過(guò)程和產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生不同影響。同時(shí)堿金屬不如水氣那樣易揮發(fā)和被氫帶走 ,因而延長(zhǎng)了氧在粉末層內(nèi)滯留時(shí)間 ， 助長(zhǎng)了化學(xué)氣相遷移作用 ,從而促進(jìn)鎢粉粒度長(zhǎng)大。 (2)對(duì)鎢粉工藝性能的影晌 痕量雜質(zhì)元素對(duì)鎢粉工藝性能的影響主要表現(xiàn)為對(duì)團(tuán)粒化和團(tuán)粒強(qiáng)度 ， 斯科特密度第五章 鎢粉生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制 16 和粒度分布等的影響。一些雜質(zhì)在還原時(shí)能夠改變化學(xué)氣相遷移的條件 ， 因而同時(shí)對(duì)粒度分布會(huì)產(chǎn)生很大作用 ， 所以當(dāng)有這類雜質(zhì)存在時(shí) ， 為了制取粒度小且分布均勻的粉末 ， 就需使粉末的料層厚度減少 ， 來(lái)改變化學(xué)氣相遷移的作用。粉末粒度大小及其分布 ,顆粒形態(tài)等也是影響鎢制品、硬質(zhì)合金等成品質(zhì)量的關(guān)鍵。鎢還原的機(jī)理研究表明 ， 氧化鎢還原成鎢的過(guò)程經(jīng)歷不同的反應(yīng)轉(zhuǎn)變階段 ,在這些轉(zhuǎn)變階段中物料不僅顏色發(fā)生變化 ， 而且晶體形態(tài)也發(fā)生復(fù)雜的變化。如果兩者相差無(wú)幾 ,或水汽形成過(guò)多 ， 則晶核形成少 ， 晶粒長(zhǎng)大快 ， 從而導(dǎo)致鎢粉顆粒粗化。最近國(guó)外采用了甲醇 水混合溶液分解和隔膜凈化聯(lián)合工藝的新式制氫裝置 ,它可制取 75℃ 以上的干氫供生產(chǎn)上應(yīng)用。 但是 ,與國(guó)外先進(jìn)水平相比 ， 我們還存在很大差距 ,我們鎢產(chǎn)品出口主要集中在鎢礦 !鎢中間產(chǎn)品和低 、 中檔合金 。 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 ,對(duì)金屬鎢材料及其鎢合金的品種、型號(hào)提出更多、更高的 要求 ,對(duì)鎢粉粒度等物理性能也有相應(yīng)的特定要求 ,不同的產(chǎn)品需要不同粒度的金屬鎢粉 ,近年來(lái) ,在鎢粉生產(chǎn)方法方面 ,超細(xì)鎢粉的需求日益增大。雖然自蔓延敢問(wèn)法也具有原料廉價(jià)、生產(chǎn)高效 、節(jié)能 等優(yōu)點(diǎn) 。 超細(xì) W粉的研究還有很大的潛力可以探索。他用硝酸分解一種礦物 (現(xiàn)稱為白鎢礦 ),析出了尚未發(fā)現(xiàn)的新物質(zhì) ,各種試驗(yàn)證明它是一種新元素的酸 )鎢的化合物 ,稱為黃鎢酸。在十九世紀(jì)五十年代 ,人們發(fā)現(xiàn)了鎢對(duì)鋼的性質(zhì)有良好的影響 ,但是鎢的生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用卻在十九世紀(jì)末和二十世紀(jì)初才開(kāi)始的。 1910 年美國(guó)通用電器公司的何力吉成功地采用粉末冶金法由鎢粉制成延性鎢絲。主要工業(yè)國(guó)家均將鎢列為戰(zhàn)略金屬 [1]。 自然界中已發(fā)現(xiàn)的鎢礦物有幾十種，而最具工業(yè)開(kāi)采價(jià)值的為白鎢礦和黑鎢礦。黑鎢礦主要呈現(xiàn)的顏色有黑色、棕紅色和紅褐色，外表看起來(lái)有半金屬或樹(shù)脂光澤，表面呈現(xiàn)彎曲片狀、粒狀和致密狀。世界上有鎢礦蘊(yùn)藏的國(guó)家主要有中國(guó)、加拿大、俄羅斯、奧地利、巴西、緬甸、韓國(guó)、玻利維亞、葡萄牙、美國(guó)、澳大利亞等。隨著我國(guó)鎢冶金工業(yè)的發(fā)展，鎢的精礦出口正逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榘氤善芳版u的深度加工產(chǎn)品出口。20℃ ； (4)沸點(diǎn)： 5500～ 5900℃ ； (5)熔化熱： 35212焦耳 /摩爾； (6)蒸發(fā)熱： 772020焦耳 /摩爾； (7)升華熱： 846900焦耳 /摩爾； (8)導(dǎo)熱率： /厘米 鎢有以下化學(xué)性質(zhì)： (1)常溫下鎢在空氣和氧氣中穩(wěn)定，在空氣中加熱至 400℃ 則顯著氧化，高溫下氧化成三氧化鎢 。 (5)在 1100℃ 以上，鎢與碳及某些含碳?xì)怏w反應(yīng)生成 WC。與硫酸、鹽酸則發(fā)生微弱作用，銷酸和王水對(duì)鎢的侵蝕作用稍微顯著。 （ 1） 在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用 鎢是鋼鐵工業(yè)中很重要的合金元素，既能提高鋼鐵的強(qiáng)度、硬度，又能提高鋼鐵的耐磨性、耐腐蝕性，所以鎢在鋼鐵工業(yè)中被大量運(yùn)用于生產(chǎn)特種鋼和工具鋼。在火箭生產(chǎn)技術(shù)中，以及要求高熱強(qiáng)度的其它部件中，鎢和其它難熔金屬的合金用作熱強(qiáng)材料 [6]。生產(chǎn)硬質(zhì)合金用的鎢粉允許其中含有雜質(zhì)碳 ,可采用碳化原法 ,但碳還 原法配碳量難于控制準(zhǔn)確 ,該法也常被氫還原法代替。因此 ,在生產(chǎn)中嚴(yán)格控制鎢粉質(zhì)量是一個(gè)十分重要的間題。還原時(shí)，除痕量雜質(zhì)對(duì)粉末性能造成影響外 ,還原的工藝條件對(duì)鎢粉的質(zhì)量起著決定性作用。但是 ,與國(guó)外先進(jìn)水平相比 ,我們還存在很大差距 ,我們鎢產(chǎn)品出口主要集中在鎢礦 !鎢中間產(chǎn)品和低、中檔合金。 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 ,對(duì)金屬鎢材料及其鎢合金的品種、型號(hào)提出更多、更高的要求 ,對(duì)鎢粉粒度等物理性能也有相應(yīng)的特定要求 ,不同的產(chǎn)品需要不同粒度的金屬鎢粉 ,近年來(lái) ,在鎢粉生產(chǎn)方法方面 ,超細(xì)鎢粉的需求日益增大。 文獻(xiàn)綜述 25 參考文獻(xiàn) [1]屠海令 ,趙國(guó)權(quán) ,郭青蔚 .有色金屬冶金、材料、再生與環(huán)保 [M]北京 :化學(xué)工業(yè)出版 ,2020； [2]莫似浩 .鎢冶煉的原理和工藝 [M].北京 :輕工業(yè)出版社 ,1984； [3]李洪桂 . 有金屬冶金學(xué) [M].北京：冶金工業(yè)出版社， 1993； [4]曾紹連，李衛(wèi) . 鎢增強(qiáng)鋼鐵基耐磨復(fù)合材料的研究和應(yīng)用 [J]. 特種鑄造及有色合金， 2020； [5]張文毓 . 鎢高速工具鋼發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用進(jìn)展 [J]. 船舶物資與市場(chǎng)， 2020； [6]李紅英 .耐磨合金應(yīng)用研究 [J]. 湖南冶金， 2020； [7]陳世瑞 .鎢及仲鎢酸銨 [J].江西冶金 ,1997； 參考文獻(xiàn) 26